扇形阵列探测器层析γ扫描核废物桶检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种能够提高层析γ扫描检测速度和精度，减少工作量的基于扇形阵列闪烁体探测器的桶装核废物层析γ扫描检测装置及检测方法。该扫描检测装置包括透射源升降装置、核废物桶旋转平台、阵列探测器升降装置；该检测方法包括S1、无桶时，打开透射源，获取透射源各峰的透射峰面积；S2、安装核废物桶；打开透射源，获取透射源各峰的透射峰面积；S3、关闭透射源，进行发射测量，获取桶内自身放射性；S4、衰减系数校正及活度计算；S5、重复步骤，进行下一层测量；直到完成最高层测量。采用该基于扇形阵列闪烁体探测器的桶装核废物层析γ扫描检测装置及检测方法，能够缩短测量时间，能够提高层析γ扫描检测速度和精度，提高工作效率。

Detection device and method of sector array detector chromatography \u03b3 scan nuclear waste drum

【技术实现步骤摘要】
扇形阵列探测器层析γ扫描核废物桶检测装置及检测方法
本专利技术涉及在桶装核废物测量及分析，尤其是一种扇形阵列探测器层析γ扫描核废物桶检测装置及其检测方法。
技术介绍
众所周知的：桶装核废物的放射性检测是核废物回收、处理与处置中必不可少的环节。层析γ扫描(TomographicGammaScanning,TGS)无损检测技术(Non-DestructiveAssay,NDA)是目前中低放桶装核废物放射性检测最先进、最有效、最经济的方法。该技术结合了医学透射CT和SPECT两大技术原理，能够对放射性核素非均匀分布的桶装核废物进行准确的定性和定量检测，并可以提供直观的桶内放射性分布图像，即放射性定位，较分段γ扫描(SegmentedGammaScanning,SGS)技术更精确、反映的信息更丰富、应用前景更广、研究价值更高，是目前针对桶装核废物放射性无损检测的主要研究方向。目前，桶装核废物层析γ扫描检测系统采用单一高纯锗(HighPurityGermanium,HPGe)探测器，即使对图像分辨率要求不高，扫描测量的位置也非常多，对整个核废物桶的扫描测量相当耗时。另一方面，探测效率须对每个体素、每个扫描测量位置进行刻度，工作量大。本专利技术提出一种扇形阵列闪烁体探测器实现层析γ扫描桶装核废物检测的装置，在兼顾经济性和普适性的同时，缩短测量时间，提高层析γ扫描速度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够提高层析γ扫描检测速度和精度，减少工作量的扇形阵列闪烁体探测器的桶装核废物层析γ扫描检测装置及其检测方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：扇形阵列探测器层析γ扫描核废物桶检测装置，包括透射源升降装置、核废物桶旋转平台、阵列探测器升降装置；所述透射源升降装置、核废物桶旋转平台以及阵列探测器升降装置沿直线分布，且所述核废物桶旋转平台位于透射源升降装置与阵列探测器升降装置之间；所述透射源升降装置上设置有可上下升降的升降平台；所述升降平台上设置有透射源准直器；所述核废物桶旋转平台上设置有核废物桶；所述阵列探测器升降装置上设置有可上下升降的探测器升降平台；所述探测器升降平台上设置有扇形分布的探测器准直器；所述探测器准直器位于以透射源为中心的圆的直径上。进一步的，所述透射源准直器材质为铅，所述透射源准直器的准直孔内径为5.2mm，深度为120mm，厚度为120mm；准直孔孔壁为黄铜，厚度2mm。进一步的，所述探测器准直器材质为铅，所述探测器准直器的准直孔内径为75mm，外径为175mm，深75mm；准直孔孔壁为黄铜，厚度2mm。进一步的，所述核废物桶旋转平台包括第二伺服电机、旋转台支架、旋转台底板、旋转台轴承座、旋转台主轴、角接触轴承；所述核废物桶通过旋转台支架安装在旋转台底板上；所述第二伺服电机安装在旋转台轴承座内，所述旋转台底板安装在旋转台轴承座上；所述旋转台底板与旋转台轴承座之间设置有角接触轴承；所述第二伺服电机通过旋转台主轴驱动旋转台底板转动，所述旋转台支架设置在旋转台底板上；所述旋转台底板与旋转台支架连接，所述旋转台底板通过第二伺服电机驱动实现对置于旋转台支架上的核废物桶的转动。进一步的，所述阵列探测器升降装置包括第二底座、第二侧板、第二导轨以及探测器升降平台；所述第二侧板固定安装在第二底座上，所述第二导轨竖向安装在第二侧板上，所述探测器升降平台滑动安装在第二导轨上；所述第二侧板上设置有驱动探测器升降平台上下移动的第二丝杆；所述第二丝杆通过第二伺服电机驱动。进一步的，所述透射源升降装置包括底座、侧板、导轨以及升降平台；所述侧板固定安装在底座上，所述导轨竖向安装在侧板上，所述升降平台滑动安装在导轨上；所述侧板上设置有驱动升降平台上下移动的丝杆；所述丝杆通过第一伺服电机驱动。本专利技术还提供了一种采用扇形阵列探测器层析γ扫描核废物桶检测装置进行检测的方法，包括以下步骤：S1、无桶时，打开透射源，获取透射源各峰的透射峰面积，记为变量Sbef；S2、在核废物桶旋转平台上安装核废物桶；打开透射源，获取透射源各峰的透射峰面积，记为变量Sbeh；S3、关闭透射源，进行发射测量，获取桶内自身放射性；S4、衰减系数校正及活度计算；S5、启动透射源升降装置和阵列探测器升降装置使得升降平台和探测器升降平台同时上升同一高度；S6、重复步骤S2至S4；进行下一层测量；直到透射源升降装置和阵列探测器升降装置上升到核废物桶的最高层。进一步的，在步骤S1和S2中采用以下步骤获取透射源各峰的透射峰面积：S11、谱光滑；谱线光滑处理就是通过数字滤波方法对谱线进行低通滤波，保留有用的低频信号。采用5点重心法对谱数据进行光滑，其公式如下：其中yi表示第i道能谱数据，表示第i道被光滑后的数据。S12、寻峰；采用对称零面积法对所测量的γ谱线进行寻峰，其基本原理如下。将面积为零且对称的窗函数与实验测得的γ能谱数据进行褶积变换，其基本数学表达式如下所示：式中：为变换后的谱数据，w＝2m+1为变换宽度，yi为实际测量的γ能谱数据，Cj为对称零面积的变换函数，常使用类峰函数Cj＝Gj-D表示，其中Gj为高斯函数，D为常数，其计算公式如下所示：在实际测量中，为了减少统计涨落的影响，一般采用变换谱的标准偏差为单位进行特征峰的寻找，即当变换谱跟它的标准偏差Is(i)的比值是正值而且大于给定的灵敏因子R时，就可以认为是峰。即：S13、计算峰面积；峰面积是感兴趣区域(RegionofInteres,ROI)总峰面积减去本底面积。其中，总峰面积是ROI的所有通道谱数据的总和，如下式：其中，Ag为ROI区域的总计数；l为ROI低限值；h为ROI高限值；Ci为第i道的谱数据。ROI低通道一侧的本底是ROI中前三个通道数据的平均值，本底点的道数是三点的中间道；高通道一侧的本底是ROI中后三个通道数据的平均值，本底点的道数仍然是三点的中间道。峰值旁边的这两个点形成了直线本底的端点。本底的计算公式如下：其中，B为本底面积；l、h、Ci含义同上；6为用到的数据道的数量(每边3个)。因此，峰面积的计算公式为：An＝Ag-B(7)其中，An为净峰面积，Ag为总峰面积，B为本底。S14、识别特征峰；具体措施为：能量刻度后，寻峰获取的能量一一与上述特征峰能量做对比，最接近的即认为该特征峰，从而保存其峰面积。S15、保存这些能量和峰面积以待后用，记为变量Sbef。具体的，在步骤S4中采用以下步骤衰减系数校正及活度计算；S41、将能量、Sbef、Sbeh作为函数参数，计算得到衰减系数参数，并保存；其计算公式为：其中，μ为计算得到的线衰减系数，r为桶半径。S42、识别衰减系数校正方法(具体采用何种方法，线性、多项式)提供两种衰减系数校正方法供选择：线性，公式如下：μ＝exp(a*ln(E)+b)(9)其中，μ为计算得到的线衰减系数，E为特征能量，a、b为常数。多项式，公式如下：μ＝exp(a*ln2(E)+b*ln(E)+c)(10)其中，μ为计算得到的线衰减系数，E为特征能量，a、b、c为常数。S43、获取效率刻度系数；S44、计算并保存当前层的活度，以待后用。本专利技术的有益效果是：本专利技术所述的一种扇形阵列探测器层析γ扫描核废物桶检测装置及其检测方法，在兼顾经济性和普适性的同时，缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.扇形阵列探测器层析γ扫描核废物桶检测装置，其特征在于：包括透射源升降装置(1)、核废物桶旋转平台(2)、阵列探测器升降装置(3)；所述透射源升降装置(1)、核废物桶旋转平台(2)以及阵列探测器升降装置(3)沿直线分布，且所述核废物桶旋转平台(2)位于透射源升降装置(1)与阵列探测器升降装置(3)之间；所述透射源升降装置(1)上设置有可上下升降的升降平台(11)；所述升降平台(11)上设置有透射源准直器(12)；所述核废物桶旋转平台(2)上设置有核废物桶(21)；所述阵列探测器升降装置(3)上设置有可上下升降的探测器升降平台(4)；所述探测器升降平台(4)上设置有扇形分布的探测器准直器(5)；所述探测器准直器(5)位于以透射源(12)为中心的圆的直径上。

【技术特征摘要】
1.扇形阵列探测器层析γ扫描核废物桶检测装置，其特征在于：包括透射源升降装置(1)、核废物桶旋转平台(2)、阵列探测器升降装置(3)；所述透射源升降装置(1)、核废物桶旋转平台(2)以及阵列探测器升降装置(3)沿直线分布，且所述核废物桶旋转平台(2)位于透射源升降装置(1)与阵列探测器升降装置(3)之间；所述透射源升降装置(1)上设置有可上下升降的升降平台(11)；所述升降平台(11)上设置有透射源准直器(12)；所述核废物桶旋转平台(2)上设置有核废物桶(21)；所述阵列探测器升降装置(3)上设置有可上下升降的探测器升降平台(4)；所述探测器升降平台(4)上设置有扇形分布的探测器准直器(5)；所述探测器准直器(5)位于以透射源(12)为中心的圆的直径上。2.如权利要求1所述的扇形阵列探测器层析γ扫描核废物桶检测装置，其特征在于：所述透射源准直器(12)材质为铅，所述透射源准直器(12)的准直孔内径为5.2mm，深度为120mm，厚度为120mm；准直孔孔壁为黄铜，厚度2mm。3.如权利要求2所述的扇形阵列探测器层析γ扫描核废物桶检测装置，其特征在于：所述探测器准直器(5)材质为铅，所述探测器准直器(5)的准直孔内径为75mm，外径为175mm，深75mm；准直孔孔壁为黄铜，厚度2mm。4.如权利要求1所述的扇形阵列探测器层析γ扫描核废物桶检测装置，其特征在于：所述核废物桶旋转平台(2)包括第二伺服电机、旋转台支架、旋转台底板、旋转台轴承座、旋转台主轴、角接触轴承；所述核废物桶(21)通过旋转台支架安装在旋转台底板上；所述第二伺服电机安装在旋转台轴承座内，所述旋转台底板安装在旋转台轴承座上；所述旋转台底板与旋转台轴承座之间设置有角接触轴承；所述第二伺服电机通过旋转台主轴驱动旋转台底板转动，所述旋转台支架设置在旋转台底板上；所述旋转台底板与旋转台支架连接，所述旋转台底板通过第二伺服电机驱动实现对置于旋转台支架上的核废物桶(21)的转动。5.如权利要求1所述的扇形阵列探测器层析γ扫描核废物桶检测装置，其特征在于：所述阵列探测器升降装置(3)包括第二底座、第二侧板、第二导轨(6)以及探测器升降平台(4)；所述第二侧板固定安装在第二底座上，所述第二导轨(6)竖向安装在第二侧板上，所述探测器升降平台(4)滑动安装在第二导轨(6)上；所述第二侧板上设置有驱动探测器升降平台(4)上下移动的第二丝杆；所述第二丝杆通过第二伺服电机驱动。6.如权利要求1所述的扇形阵列探测器层析γ扫描核废物桶检测装置，其特征在于：所述透射源升降装置(1)包括底座、侧板、导轨(13)以及升降平台(11)；所述侧板固定安装在底座上，所述导轨(13)竖向安装在侧板上，所述升降平台(11)滑动安装在导轨(13)上；所述侧板上设置有驱动升降平台(11)上下移动的丝杆；所述丝杆通过第一伺服电机驱动。7.采用如权利要求1至6任意一项权利要求所述的扇形阵列探测器层析γ扫描核废物桶检测装置进行检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、无桶时，打开透射源，获取透射源各峰的透射峰面积，记为Sbef；S2、在核废物桶旋转平台(2)上安装核...

【专利技术属性】
技术研发人员：石睿，庹先国，张贵宇，韩强，陆景，王琦标，邓超，荣文钲，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：四川,51